课程设计样例.doc

1目录目录绪论绪论 ………………………………………………………………………………2第第 1 1 章章 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 ……………………………………………………31.1 PLC 控制系统设计的基本原则 …………………………………………31.2 PLC 机型选择 …………………………………………………………… 3第第 2 2 章章 小型小型 SBRSBR 废水处理废水处理 PLCPLC 电气控制系统电气控制系统……………………………… 72.1 小型 SBR 废水处理电气控制系统设计任务书 …………………………72.2 SBR 废水处理电气控制系统总体方案设计 …………………………… 82.3 SBR 废水处理电气控制原理图设计 …………………………………… 82.4 PLC 硬件控制电路设计 ………………………………………………… 112.5 PLC 控制程序设计 ……………………………………………………… 142.6 SBR 废水处理系统电气工艺设计 ………………………………………202.7 梯形图程序调试 ……………………………………………………………21第第 3 3 章章 课程设计总结课程设计总结 …………………………………………………………22参考文献参考文献 ………………………………………………………………………232绪论绪论PLC 可编程序控制器：PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC 是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于 PLC 内存中的程序，进行入出信息变换实现控制PLC 基于电子计算机，但并不等同于普通计算机普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了而 PLC 则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题入出信息变换、可靠物理实现，可以说是 PLC 实现控制的两个基本要点入出信息变换靠运行存储于 PLC 内存中的程序实现PLC 程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序系统程序提供运行平台，同时，还为 PLC 程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理用户程序由用户按控制要求设计什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。

PLC 的 I/O 电路，都是专门设计的输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等 I/O 电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个 I 或 O 电路PLC 有多 I/O 用点，一般也就有多少个 I/O 用电路但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器 输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点输出锁存器与输出点也是一一对应的这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是 PLC 处理器 I/O 口的寄存器它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现把输人暂存器的信息读到 PLC 的内存中，称输入刷新PLC 内存有专门开辟的存放输入信息的映射区这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点这些位置成 1，表示接点通，置成 0 为接点断由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。

3第第 1 1 章章 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计1.11.1 PLCPLC 控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量因此，在设计PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则：1. 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥 PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计 PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题2. 保证 PLC 控制系统安全可靠保证 PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠例如：应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作3. 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。

因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标4. 适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要这就要求在选择 PLC、输入/输出模块、I/O 点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进1.21.2 PLCPLC 机型选择机型选择随着 PLC 的推广普及，PLC 产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善从美国，日本、德国等国家引进的 PLC 产品及国内厂商组装或自行开发的 PLC 产品已有几十个系列上百种型号其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重因此，合理选择 PLC 产品，对于提高 PLC 控制系统的技术经济指标起着重要作用一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量PLC 的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。

41、可编程控制器控制系统 I/O 点数估算I/O 点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有 10%～15%的 I/O 裕量估算出被控对象上 I/O 点数后，就可选择点数相当的可编程控制器如果是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器2、内存估计用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数1）内存利用率 用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率高的利用率给用户带来好处同样的程序可以减少内存量，从而降低内存投资另外同样程序可缩短扫描周期时间，从而提高系统的响应2）开关量输入输出的点数 可编程控制器开关量输入输出总点数是计算所需内存储器容量的重要根据一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为 6：4。

这方面的经验公式是根据开关量输入、开关量输出的总点数给出的所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10 （3）模拟量输入输出总点数 具有模拟量控制的系统就要用到数字传送和运算的功能指令，这些功能指令内存利用率较低，因此所占内存数要增加 在只有模拟量输入的系统中，一般要对模拟量进行读入、数字滤波、传送和比较运算在模拟量输入输出同时存在的情况下，就要进行较复杂的运算，一般是闭环控制，内存要比只有模拟量输入的情况需要量大在模拟量处理中常常把模拟量读入、滤波及模拟量输出编成子程序使用，这使所占内存大大减少，特别是在模拟量路数比较多时每一路模拟量所需的内存数会明显减少下面给出一般情况下的经验公式：只有模拟量输入时：内存字数=模拟量点数*l00模拟量输入输出同时存在时：内存字数＝模拟量点数*200这些经验公式的算法是在 10 点模拟量左右，当点数小于 10 时，内存字数要适当加大，点数多时，可适当减小5综上所述，推荐下面的经验计算公式：总存储器字数＝（开关量输人点数+开关量输出点数）*l0+模拟量点数*150然后按计算存储器字数的 25%考虑裕量3、响应时间对过程控制，扫描周期和响应时间必须认真考虑。

可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠地接收持续时间小于扫描周期的输入信号例如某产品有效检测宽度为 5cm，产品传送速度每分钟 50m，为了确保不会漏检经过的产品，要求可编程控制器的扫描周期不能大于产品通过检测点的时间间隔60ms（T＝5cm ／50m／60s）系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔系统响应时间＝输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期.4、输入输出模块的选择可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备（按钮、限位开关；接近开关等）的高电平信号为机器内部电平信号，模块类型分直流 5、12、24、48、60V 几种；交流 115V 和 220V 两种由现场设备与模块之间的远近程度选择电压的大小一般 5、12、24V 属低电平，传输距离不宜太远，例如 5V 的输入模块最远不能超过 10m，也就是说，距离较远的设备选用较高电压的模块比较可靠另外高密度的输入模块如 32 点、64 点，同时接通点数取决于输入电压和环境温度一般讲，同时接通点数不得超过 60%为了提高系统的稳定性，必须考虑门槛（接通电平与关断电平之差）电平的大小门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。

输出模块的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号对于开关频繁、电感性、低功率因数的负载，推荐使用晶闸管输出模块，缺点是模块价格高；过载能力稍差继电器输出模块优点是适用电压范围宽，导通压降损失小，价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共端所允许通过的电流值输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值6、结构型式的考虑PLC 的结构分为整体式和模块式两种整体式结构把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一块大印刷电路板上，节省了插接环节，结构紧凑，体积小，每一 I/O 点的平均价格也比模块式的便宜，所以小型 PLC 控制系统多采用整体式结构模块式 PLC 的功能扩展，I/O 点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式方便灵活维修时更换模块，判断与处理故障快速方便因此，对于较复杂的要求较高的系统，一般选用模块式结构7、是否需要通讯联网的功能6大部分小型 PLC 都是以单机自动化为目的，一般没有和上位计算机通讯的接口如果用户要求将 PLC纳入工厂自动化控制网络，就应选用带有通讯接口的 PLC一般大、中型 PLC 都具有通讯功能近年来，一些高性能的小型机（如 FX、C40H、S5-100U 等）也带有通讯接口，通过 RS-232 串行接口，与上位计算机或另。